揭示了替代太阳能电池板的有机器件的量子机制

导读 基于硅面板的技术需要非常昂贵的污染制造工艺,而有机光伏(OPV)器件已被定位为作为太阳能源的最有吸引力的替代品之一。这项研究取得了突破

基于硅面板的技术需要非常昂贵的污染制造工艺,而有机光伏(OPV)器件已被定位为作为太阳能源的最有吸引力的替代品之一。

这项研究取得了突破性的发现,因为这是第一次触发这些器件的光伏功能的量子机制被破译。Angel Rubio,巴斯克地区UPV / EHU大学化学系凝聚态物理学教授,纳米生物光谱学组主任,以及Donostia国际物理中心(DIPC)副研究员,参加过与德国,意大利和法国的各个中心合作在该领域开展的研究。

这些有机器件使用与碳纳米结构连接的光敏聚合物,其用作集电器。当光落在装置上时,聚合物捕获光粒子并通过飞秒(fs),即10-15秒的电子脉冲诱导电子超快传输到纳米结构。最近发现证据确认了这种超快速转移,但Rubio及其团队的研究更进了一步,因为它成功地解释了释放聚合物和纳米结构之间电子转移的元素机制。在简化模型中的第一主要模拟预测相干振动是决定聚合物和富勒烯之间的电荷的周期性转移的振动。

参与实验的组通过高分辨率时间光谱法研究包含聚合物和富勒烯的副产物(具有球形的常规纳米结构)的普通材料的光学响应来证实该预测。

结果证实,聚合物和富勒烯的振动的耦合以相干和超快的方式(≈23fs)引起电子转移,而不需要接受在较慢转移(100fs)中表现出的非相干过程。这些研究证明了量子相干在有机光伏器件中发挥的关键作用。

该研究将于本周发表在“ 科学 ”杂志上,提供与有机光伏器件中元素量子过程一致的愿景,并构成该领域的重大进步。ÁngelRubio教授指出:“这项研究开辟了光伏应用有机器件实质性和可控改进的手段。”

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